电转移和电泳装置、系统和方法制造方法及图纸

本公开提供了用于凝胶电泳和/或电转移和/或检测生物分子的装置和系统。用于电转移的装置包含：一个或多个盛器，其包含：生物分子接收材料(BMR)；第一电极和第二电极；其中所述第二电极位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧，或其中两个电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流流动的第二方向沿着所述BMR的平面。装置和系统可适于进行电泳，其中所述盛器进一步包含用于电泳分离生物分子的基质。装置和系统可进一步适于进行检测，其中所述盛器进一步包含试剂分配通道或端口和/或试剂以检测电转移的生物分子。本公开的装置和系统可以是微流体装置。还提供了使用本公开的系统和装置的方法。公开的系统和装置的方法。公开的系统和装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电转移和电泳装置、系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月28日提交的第63/057,784号美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本公开总体上涉及可执行生物分子的电转移的系统和装置。本公开涉及可执行生物分子的电泳和电转移两者的系统和装置。本公开进一步涉及可执行生物分子检测的电泳和电转移装置和系统。还描述了使用本公开的系统和装置的电泳、电转移和/或检测的方法。

技术介绍

[0004]电泳是一种用于基于其大小和电荷分离生物分子(生物分子)(如核酸、DNA、RNA、多肽和蛋白质)的常用方法。在凝胶电泳中，生物分子可通过电场分离成带，该电场使分子迁移通过过滤基质。典型的过滤基质包含凝胶。传统的电泳盒包含一块过滤基质(如凝胶)，其夹在两块玻璃或塑料板之间。凝胶具有开放的分子网络结构，其限定了被包括盐的导电缓冲溶液饱和的孔。这些孔足够大，以使生物分子响应电场而迁移通过凝胶。几种类型的凝胶可用于电泳，例如但不限于聚丙烯酰胺凝胶、琼脂糖凝胶和淀粉凝胶。
[0005]在传统电泳期间，预浇铸或自浇铸电泳盒中的凝胶通常装载有含有生物分子和示踪染料的样品，并置于具有阴极和阳极的腔室中，阴极和阳极与缓冲液接触，当连接到电源时，缓冲液能够在凝胶上形成电场。如此生成的电场施加在凝胶上，由一端的负电荷和另一端的正电荷组成，从而使样品生物分子和示踪染料彼此分离并向凝胶底部迁移。在感兴趣的生物分子到达凝胶末端之前停止电泳。
[0006]然后将电泳分离的生物分子从分离凝胶转移到另一种材料上，以便对生物分子进行额外的分析，例如但不限于免疫学表征、化学反应、定量等。电印迹或电转移是本领域已知的用于将解析或分离的生物分子从凝胶转移到另一种材料上的方法。
[0007]在电转移方法中，在生物分子的电泳分离之后，使含有分离的生物分子的电泳凝胶与相对薄的材料或载体接触。该材料通常是多孔材料，例如但不限于基于硝化纤维素的膜、基于PVDF的膜、活化纸、活化尼龙膜等。向电转移装置中添加缓冲液，使电流沿着通常垂直于印迹膜表面的方向通过夹层凝胶和印迹膜。这导致一些或大部分生物分子从凝胶电泳转移到多孔材料。
[0008]然后通过包括免疫检测的方法进一步分析电转移到上述材料和载体上的生物分子。本领域已知几种免疫检测方法，其中使用附着于标记的抗体结合感兴趣的生物分子，从而检测和鉴定生物分子。通常，化学发光标记和试剂用于检测。
[0009]大多数现有的电泳和电转移系统和装置需要单独的系统和装置用于每个程序。每个程序需要单独的设置和实验时间以及多件设备和附件。电转移系统还生成大量的有害废物，因为它们使用通常含有甲醇、乙酸或其它有害材料的转移缓冲液。
[0010]已经描述了一些用于电泳、电转移和免疫检测的自动化解决方案，如在美国专利7,846,676、美国专利7,935,308、美国专利7,935,489、美国专利9,400,277、美国专利7,935,479、美国专利9,304,133、美国专利9,108,195、美国专利9,523,684、美国专利9,766,206和美国专利出版20180321189中公开的那些。然而，这些现有技术包括分离基质中的蛋白质，随后在免疫检测之前将分离的蛋白质交联至毛细管或交联至基质中的组分。这些系统和方法的主要缺点是已知掩蔽蛋白质生物分子上的特异性表位的交联步骤，从而导致在免疫检测期间抗体识别不良。因此，这些系统和方法需要对用于免疫检测的抗体进行重新优化和验证，以用于所使用的每种新生物分子和/或抗体。
[0011]此外，从基于毛细管的仪器输出的数据是由来自毛细管内部的免疫测定信号的电泳图谱迹线产生的“虚拟”印迹状图像。传统的蛋白质印迹(western blot)用户尚未完全接受这种类似蛋白质印迹的读数。
[0012]Woodham在美国专利9,702,851中描述了另一种组合的电泳/电转移系统，该系统描述了一种用于电泳的聚丙烯酰胺凝胶基质，其紧邻印迹膜放置，两者均夹在两个含有半导电聚合物的板之间。为了完成聚丙烯酰胺凝胶基质上分离的蛋白质到印迹膜的转移，必须垂直于聚丙烯酰胺凝胶中蛋白质的迁移方向施加电流。为了对转移到印迹膜上的生物分子进行免疫检测或进一步处理，必须拆卸整个系统以接触印迹膜。另外，在实践中，该系统不能很好地工作，因为迄今为止还没有具备所需导电性的半导体聚合物。
[0013]Amy Herr在《自动化靶向蛋白质组学分析的微流控集成(Microfluidic integration for automated targeted proteomic assays)》，美国国家科学院院刊(PNAS)(2012)109:5972
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5977中描述了交联至聚丙烯酰胺凝胶基质的蛋白质的直接检测。由于聚丙烯酰胺凝胶基质中的抗体扩散动力学和抗原－聚丙烯酰胺凝胶基质交联步骤的限制，这些装置和方法是无效的，这两者都可导致抗原掩蔽和检测问题。
[0014]因此，本领域需要更好的电转移系统和装置，以及能够结合凝胶电泳和电转移以及免疫检测的系统。

技术实现思路

[0015]本文描述的系统、装置和方法解决了本领域中的几个问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供可用于凝胶电泳和电转移两者的单一系统解决了本领域中的问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供电泳和电转移装置和系统解决了本领域中的问题，电泳和电转移装置和系统提供获得电印迹的便捷途径以进一步检测/处理/分析生物分子。在一些实施例中，本文描述的系统，装置和方法通过提供可用于凝胶电泳、电转移和进一步检测/处理/分析生物分子的单一系统(如用于免疫检测的系统)解决了本领域中的问题。在一些实施例中，本文描述的系统、装置和方法通过提供用于电泳和/或电转移的增加的通量、较低的缓冲液体积要求和减少的液体有害废物体积来解决本领域中的问题。
[0016]在一个实施例中，一种用于生物分子的电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中第二电极与材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电极位于材料上方。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电
极沿着与材料相同的平面定位。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，第二电极位于材料下方。
[0017]在一个实施例中，一种用于生物分子的电转移的装置包含：至少一个盛器，该盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中电极被布置成以允许电流在至少两个方向上流动，其中电流的第二方向沿着膜的平面。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向横向于膜的平面。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向与膜的平面成对角线。在一个实施例中，在一种用于电转移的装置中，电流的第一方向垂直于膜的平面。
[0018]在一些实施例中，在一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生物分子的电转移的装置，其包含：至少一个盛器，其包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触，并且位于接收生物分子的区域之后和/或其远侧和/或其后部。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极位于所述生物分子接收材料上方。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极沿着与所述生物分子接收材料相同的平面定位。4.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二电极位于所述生物分子接收材料下方。5.一种用于生物分子的电转移的装置，其包含：至少一个盛器，其包含：生物分子接收材料；第一电极；以及第二电极，其中所述电极被布置成允许电流在至少两个方向上流动，其中电流流动的第二方向沿着所述生物分子接收材料的平面。6.根据权利要求5所述的装置，其中电流流动的第一方向横向于所述生物分子接收材料的所述平面。7.根据权利要求5所述的装置，其中所述电流流动的第一方向与所述生物分子接收材料的所述平面成对角线。8.根据权利要求5所述的装置，其中所述电流流动的第一方向垂直于所述生物分子接收材料的所述平面。9.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述盛器是通道、微流体通道、表面、载玻片、塑料载玻片、器皿、容器或腔室。10.根据权利要求1或5所述的装置，其包含多个盛器。11.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述盛器由透明材料制成。12.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述装置是微流体装置。13.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料置于所述盛器上。14.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料包含膜、硝化纤维素、PVDF、醋酸纤维素、阳极氧化铝，或嵌入前述任一项中的一种或多种导电材料。15.根据权利要求14所述的装置，其中嵌入在所述生物分子接收材料中的所述导电材料包含钽、铜、铟或锡氧化物。16.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料包含一种或多种离子。17.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料具有约0.2μM至10μM的孔径。18.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料在所述生物分子接收材料的同一层中的不同区域中具有不同的孔径。19.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述生物分子接收材料具有一个或多个层。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述生物分子接收材料的每一层具有不同的孔
径。21.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第一电极位于所述生物分子接收材料的至少一部分的上方。22.根据权利要求21所述的装置，其中所述第一电极进一步位于生物分子被接收在所述生物分子接收材料上的区域之前。23.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于与所述生物分子接收材料相同的平面中。24.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于所述生物分子接收材料下方。25.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极进一步位于所述生物分子接收材料上方。26.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料直接接触。27.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述第二电极不与所述生物分子接收材料直接接触。28.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述两个电极中的至少一个能够在所述盛器内物理地移动。29.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述电极定位成使得它们不会模糊对生物分子被接收到所述膜上的所述区域的观察。30.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步包含离子贮存器。31.根据权利要求30所述的装置，其中所述离子贮存器是缓冲液芯、缓冲液、具有离子的滤纸、包含离子的固体基质或包含离子的液体基质。32.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步适于进行电泳，其中所述盛器进一步包含能够在其中电泳分离所述生物分子的基质。33.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质具有均匀的厚度或具有不均匀的厚度。34.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质位于所述生物分子接收材料的至少一部分的上方。35.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质包含聚合物材料、凝胶、琼脂糖凝胶、丙烯酰胺凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、葡聚糖或聚乙二醇。36.根据权利要求1或5所述的装置，其进一步包含第三电极。37.根据权利要求36所述的装置，其进一步包含第四电极。38.根据权利要求1或5或36或37所述的装置，其进一步包含电连接以独立地控制每个电极。39.根据权利要求1或5所述的装置，其中至少一个电极能够物理地移动经过所述基质的远端。40.根据权利要求1或5所述的装置，其中至少一个电极定位经过所述基质的所述远端并由绝缘区域隔开。41.根据权利要求1或5所述的装置，其中所述电极中的至少一个位于所述基质的至少一部分的上方。
42.根据权利要求30所述的装置，其中至少一个离子贮存器放置在所述基质的至少一部分的上方。43.根据权利要求42所述的装置，其包含位于所述基质的所述远端处的第二离子贮存器。44.根据权利要求42所述的装置，其包含位于所述基质的所述远端之后的第二离子贮存器。45.根据权利要求42所述的装置，其中所述第一离子贮存器或所述第二离子贮存器能够物理地移动。46.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质是液体分离基质。47.根据权利要求46所述的装置，其中所述液体分离基质包含液体聚合物材料、液体聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺溶液、聚乙二醇、一种或多种聚乙二醇的混合物或葡聚糖。48.根据权利要求46所述的装置，其中所述液体分离基质进一步包含至少一种离子源。49.根据权利要求48所述的装置，其中所述离子源包含选自甘氨酸、氯化物、钠、硫酸盐、乙酸盐和三羟甲基氨基甲烷的一种或多种离子。50.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质包含至少一个可操作以接收具有所述生物分子的样品的样品盛器，所述样品盛器朝向所述基质的近端定位。51.根据权利要求32所述的装置，其中所述基质的深度为约2μM至约2mm。52.根据权利要求32所述的装置，其中生物分子在所述基质中的分离和生物分子在所述生物分子接收材料中的转移都是在水平方向上进行的。53.根据权利要求32所述的装置，其中生物分子在所述基质中的所述分离和生物分子在所述生物分子接收材料中的所述转移都是在垂直方向上进行的。54.根据权利要求1或5或32所述的装置，其进一步包含至少一个端口。55.根据权利要求54所述的装置，所述端口包含至少一个密封件。56.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口是可刺穿的且可自动重新密封的。57.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口包含至少一个可移除的塞子。58.根据权利要求54所述的装置，其进一步包含至少一个支撑结构，以防止所述端口中的一个或多个端口塌陷。59.根据权利要求58所述的装置，其中所述支撑结构包含多孔结构或由多孔结构制成。60.根据权利要求59所述的装置，其中所述多孔结构包含琼脂糖。61.根据权利要求54所述的装置，其中至少一个端口可操作以接收样品。62.根据权利要求54或58所述的装置，其中至少一个端口可操作以接收电极、添加或移除所述基质、添加或移动电极、将样品添加到所述基质、添加或移除选自含有一种或多种抗体的溶液、含有一种或多种生物分子检测试剂的溶液、结合和/或检测转移到所述生物分子接收材料的生物分子的试剂的一种或多种组分、添加或移除一种或多种缓冲液以及其任何组合。63.根据权利要求62所述的装置，其中至少一个电极位于端口中。64.根据权利要求62所述的装置，其中第一电极位于所述样品装载端口中。65.根据权利要求62所述的装置，其中第二电极位于端口中，所述端口位于所述基质的所述远端处。
66.根据权利要求62所述的装置，其中第三电极定位经过所述基质的所述远端，并与所述生物分子接收材料物理接触。67.根据权利要求62所述的装置，其中第三电极位于封装所述基质的绝缘体的后部。68.根据权利要求62所述的装置，其中所述第四电极位于所述基质的上方。69.根据权利要求68所述的装置，其中所述第四电极进一步沿着盛器的边缘定位，使得其不妨碍对所述生物分子接收材料的观察。70.根据权利要求68所述的装置，其中沿着盛器边缘定位的所述第四电极通过如琼脂糖之类含较高电阻或较低电导的多孔材料的薄层与液体基质分离介质分离。71.根据权利要求1或5或32所述的装置，其进一步适于进行免疫检测，其中所述盛器进一步包含试剂分配通道或端口，其中所述端口和/或通道包含用于对电转移的生物分子进行免疫检测的试剂。72.一种装置，其包含：一个或多个盛器，每个盛器包含：生物分子接收材料；第一电极；第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于一个或多个生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；和至少第一离子贮存器；将所述第一电极和所述第一离子贮存器移动或定位在存在所述生物分子的所述基质的至少一部分上方的装置；以及用于使所述第一电极和所述第二电极激活和失活的装置。73.一种装置，其包含：至少一个盛器，其包含：基质，其可操作以沿着所述基质的长度分离样品中含有的一种或多种生物分子，所述基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；至少第一电极和第二电极；所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；第二电极，其中所述第二电极与所述生物分子接收材料电接触并且位于生物分子被接收到所述生物分子接收材料上的区域之外；以及至少一个离子贮存器，其中所述第一电极和所述第二电极能够被激活和失活，并且其中所述第一电极和第一离子贮存器能够移动或定位在所述基质的顶部的至少一部分上，并且其中所述第二电极和第二离子贮存器能够移动或定位经过所述基质的所述远端，使得所述第二电极和所述第二离子贮存器电连接到所述生物分子接收材料。74.一种装置，其包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离生物分子的基质，所述基质在其前端具有样品装载区域；
生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极和第三电极；所述第一电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述样品装载区域的前部；所述第二电极位于所述基质的至少一部分的上方并且位于所述基质的后端附近；所述第三电极与所述生物分子接收材料电接触并且定位在所述基质的所述后端之后；以及至少一个离子贮存器。75.根据权利要求73所述的装置，其中所述第一电极和所述第二电极和所述第三电极能够被激活和失活。76.一种装置，其包含：至少一个盛器，其包含：可操作以沿着其长度分离所述生物分子的基质，所述基质在其前端具有样品装载区域；生物分子接收材料，其置于所述基质下方的平行平面中；至少第一电极、第二电极、第三电极和第四电极；所述第一电极位于所述基质的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：皮尔斯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：